Siklus Brayton

Siklus Brayton

             Merupakan siklus daya gas yang ditemukan oleh George Brayton pada tahun 1870 untuk mesin pembakaran minyak bolak-balik. Pada saat ini banyak digunakan pada mesin turbin gas dengan siklus terbuka. Tetapi untuk memudahkan perhitungan termodinamika dalam perancangan maka dapat dimodelkan sebagai sistem tertutup dengan asumsi standar udara dan penambahan panas dari sumber luar & pembuangan panas ke lingkungan terjadi pada tekanan yang konstan.

Siklus Brayton terbuka terdiri dari tiga komponen utama. Pertama kompresor yang berfungsi untuk menaikkan tekanan udara yang diambil dari lingkungan. Kedua adalah ruang bakar (combustion chamber) tempat terjadinya pembakaran dan pada pemodelan dinyatakan dengan penukar kalor (heat exchanger). Komponen ketiga adalah turbin gas yang berfungsi menurunkan tekanan dan menghasilkan kerja berupa putaran poros. Ada penambahan satu komponen lagi untuk memudahkan perhitungan termodinamika pada pemodelan siklus yaitu ditambahkan lagi dengan penukar kalor yang membuang panas ke lingkungan.

 

Siklus brayton ideal terdiri dari 4 proses reversibel yang bisa dilihat pada gambar berikut ini:

1-2 Kompresi isentropik (in a compressor).

2-3 Penambahan panas pada tekanan konstan

3-4 Ekspansi isentropik (in a turbine).

4-1 Pembuangan panas pada tekanan konstan

Sedangkan untuk menghitung efisiensi termal dari siklus brayton ideal dapat menggunakan rumus:

 Untuk perhitungan siklus brayton aktual kita harus memperhatikan kerja kompresor dan turbin, karena kedua komponen tersebut tidak akan mempunyai efisiensi mencapai 100%. Sehingga dapat digunakan rumus:

 Pada keadaan di lapangan, temperatur keluaran turbin bisa menjadi lebih tinggi dari temperatur keluaran kompresor. Sehingga hal ini dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi dari siklus dengan menambahkan komponen counter-flow heat exchanger yang biasa dikenal dengan regenerator atau recuperator. Untuk siklus dan perhitungannya ditambah menjadi:

 Selain menggunakan regenerator, efisiensi siklus brayton dapat ditingkatkan dengan menambah intercooler dan reheater.

 

Aplikasi untuk siklus brayton saat ini banyak digunakan pada pembangkit listrik tenaga gas dan pada mesin pesawat turbo-fan.

Gambar diambil dari buku termodinamika ‘Chengel’ dan diktat kuliah ‘Iskandar R, MT’ dosen teknik mesin Unand’